引言
湖北鄂钢嘉华新型建材有限公司1#矿粉生产线使用的UM43.6R型立磨由日本宇部公司于年生产制造，自年投产以来已连续使用8年。随着钢铁主业对铁钢比kg/t这一提产增效项目的逐步实施，通过对2#高炉进行炼铁生产工艺调整，铁产量从11,t/d提高到13,t/d，相应的水渣出渣量从4,t/d提高到5,t/d，给炼铁出渣保产和水渣“能磨尽磨”提高了难度。
同时，由于水渣的成分发生显著变化，对整个粉磨生产运行造成不利影响，通过对粉磨工艺流程进行全面的梳理，找出水渣变化对生产的影响因素，并提出解决思路，为从根据上提高效率和降低能耗提供了依据和方向。
UM43.6R立磨的特点
该立磨设计生产能力,t/a，台时产量90t/h；采用三主辊+三辅辊的结构形式，主辊和辅辊均为锥形辊套，磨盘直径为Ф4.3m，磨盘衬板保持水平布置，方便进行离线堆焊作业。
因整体布局结构紧凑，主辊尺寸仅为1.8m，总成重量偏低，不易压住物料，与其他同类型同规格立磨相比，虽然耗能更低、但对于原料的适应性相对较差，容易受到物料水分、系统温度等因素的影响。
水渣出现变化之后，该立磨出现无征兆突震的频次增多，电耗与2#线UM46.4SN宇部立磨相比，上升幅度更大，且更早进入堆焊末期，碾磨效率下滑明显；由于国内仅我公司有一台UM43.6R型立磨（国外有一台同型号立磨在澳大利亚），无法通过参考国内其他同型号立磨的相关经验来解决以上工艺问题，需要重新进行研究和摸索。
水渣变化对生产经营的影响
1.工艺参数的变化
对变化前后的水渣分别进行使用后，发现水渣的碾磨效率发生了明显变化。从工艺参数上的变化可以体现出来：
（1）立磨主电机电流从A提高到A，上升15.62%；
（2）外排提升机电流从27A提高到32A，上升18.52%；
（3）在比表面积保持m2/kg的基础上，喂料量从t/h下降到92t/h，下降12.38%。
2.性能指标的变化
经过连续几个月的数据统计和分析，水渣变化后部分生产管控指标出现明显下滑：
（1）统计期间水渣入磨水分基本保持在7.5%，喂料量下降12.38%，相应的台时产量下降11.45%；
（2）电单耗由38kW·h/t提高到43kW·h/t，上升13.16%。
3.对生产经营的影响
随着粉磨效率的下降，对产能发挥、生产成本控制、设备维护、炼铁出渣保产以及销售保供等均造成不利影响：
（1）随着台时产量的降低，要完成每月的既定产量任务，需要在原来正常运行时间的基础上多花费11%左右的时间继续生产，在一定程度上用掉了部分设备维护时间，不利于检修组织；同时由于工况发现变化，所有参数运行平稳时出现突然性的震动过大而震停，频繁启停主电机和主减速机会加大设备运行负荷，存在一定的设备风险；
（2）因电耗升高，单位可变生产成本上升3RMB/t（电单价为0.6RMB/kW·h），不利于降本增效；
（3）因台时产量下降，每天正常生产消耗的水渣将低于炼铁高炉出渣量，如不对外销售，将造成堆场水渣库存的连续积累，增大了炼铁出渣保产的压力，也不利于水渣“能磨尽磨”的政策实施；
（4）在销售旺季时，矿粉库存紧张，因粉磨效率的下降，容易导致日产量低于日销量，不利于经济效益最大化。
检验及现场分析
为了消除对生产经营的不利影响，恢复粉磨工况，需要对水渣的各项指标、物料在粉磨过程中的变化情况以及立磨设备状况等进行全面的检查和分析，找出影响运行的重要因素。
1.水渣指标的变化
在炼铁工艺调整期间，通过持续对进厂的水渣进行综合取样并分析成分变化，其中二氧化钛和三氧化二铁的成分变化最明显，分别在原有基础上提高了%和%。
2.外排料的变化
通过在立磨外排出口进行取样，发现外排料中粉料很少，几乎不可见，大部分为颗粒状干水渣，从侧面反映出粉磨效率的下降。同时，外排料中出现了大量的黑色颗粒，粒径在3~8mm，已超过正常水渣的粒度，且不含磁性，无法利用除铁设备进行磁选。利用SM-型试验磨对外排料样品进行小型粉磨试验，粉磨60min后对物料进行筛选，仍有15%的黑色颗粒在3mm以上；与水渣相比，这些黑色颗粒硬度更高，在经过外排系统后仍回到磨机内部参与粉磨，由于其硬度偏高不易粉碎，将会持续外排和入磨且在磨机内部越积越多，严重影响粉磨效果和稳定性。
3.铁粉的变化
经外排磁选滚筒高效除铁后产生的铁粉具有极高的经济价值，同时也是提高水渣易磨性的有效手段。通过对库存和销售的铁粉量进行统计，水渣变化前后铁粉产量提高了83%。因铁粉量过多且超出磁选机的最大磁选范围，部分铁粉返回磨机继续参加粉碎，导致磨盘上铁粉较多，加剧磨辊辊套和磨盘的磨损。
4.碾磨件的变化
在一个堆焊周期内，使用调整后的水渣两个月后，对立磨的主辊辊套和磨盘进行测量检查，磨损区域宽度为mm，与原来碾磨区域宽度和位置一致；主辊大头端的最大磨损深度为18mm，磨盘碾磨区域的最大磨损深度为22mm，耐磨层的磨损量已接近堆焊后期，从侧面反映出变化前后水渣易磨性的差异。
由于该立磨主辊尺寸相对较小，与2#线的2.4米主辊相比，在同等原料和工况下，其理论磨损量应该是一样的，但主辊磨损深度增加30%；同理，该立磨磨盘直径4.3米，与2#线的4.6米磨盘相比，磨盘磨损深度增加7%。综合磨损情况，该立磨将比2#线立磨更早进入堆焊后期，碾磨效率降低更为明显。
可采用的控制方向
通过第2部分的全面分析，可以从调整原料配比、操作参数、立磨内部结构以及增加功能性设备等多个角度来改善水渣使用工况。
1.调整水渣堆存和使用
利用SM-型试验磨对各种水渣进行小型粉磨试验：试样质量均为3kg，粉磨时间均为42min，粉磨后质量指标为：
通过试验分析，在参数不变且同等运行时间的情况下，出产成品的质量排序为旧水渣1#高炉新水渣2#高炉新水渣，此可初步推断出，易磨性排序为旧水渣1#高炉新水渣2#高炉新水渣。
从综合利用考虑，需要通过水渣的合理堆存和搭配使用，在利用完所有水渣的前提下，发挥出最大使用效果：
（1）根据厂区堆棚的最大堆存量和水渣日消耗量测算出水渣周转周期，在保证堆场堆存效率最大化的前提下，将新水渣堆存一个周转周期后再进行使用；
（2）在有旧水渣时，将旧水渣和2#炉水渣进行1:1的比例搭配使用，1#炉水渣可单独使用；
（3）在无旧水渣时，将1#炉和2#炉水渣进行3:1的比例搭配使用，多余的2#炉水渣存放2~3天后进行配比使用。
2.调整堆焊材料和尺寸
由于水渣易磨性变差，以及铁粉、非金属硬物对碾磨件的磨损，立磨主辊辊套和磨盘的碾磨区域未能等到正常堆焊周期就已经达到最大磨损量，如果继续使用将导致粉磨效率的急剧降低，生产成本上升；一旦碾磨件耐磨层磨损到母材，将会对碾磨件造成较大损伤（出现裂纹或变形），减少设备使用寿命。
为延长堆焊周期，保护碾磨设备，最大限度发挥碾磨效率，需要对焊丝型号和堆焊尺寸进行一定调整：
（1）我公司一直使用UPW-型耐磨药芯焊丝用于立磨主辊辊套和磨盘堆焊，其堆焊层硬度为HRC≥68°；可采用牺牲一定的韧性，提高耐磨层硬度的方式，来减缓碾磨区域的磨损速度，焊丝材质改为UPW-型耐磨药芯焊丝，堆焊层硬度为HRC≥72°；
（2）考虑到碾磨粉碎过程中，磨辊在液压力和自身重力的作用下向下压，磨盘在主电机和主减速机驱动力的作用下沿一个方向旋转，两者均受到相互之间的作用力，这对于碾磨件的结构强度有一定的要求，即耐磨层不能太厚。
为避免这一影响，可采用：磨盘碾磨区间在原来水平面的基础上沿水平增加8~10mm厚耐磨层，主辊辊套大头端的碾磨区间在原来R角和锥面的基础上沿锥面同样增加8~10mm厚耐磨层。
通过这样的尺寸调整既避免了因单一碾磨件耐磨层厚度过高造成强度不够出现局部脱落，又通过增加耐磨层延长了高效运转时间。
3.调整主辊碾磨压力
由于UM43.6R立磨结构紧凑，不同于常规两主辊+两辅辊的立磨结构，其主辊直径为Ф1.8m，尺寸和重量仅相对于其他立磨的辅辊；主辊重量偏小则限制了碾磨效率的发挥，需要通过提高碾磨压力来进行调节。
液压系统各阀门组件和液压管的承受压力为25MPa，适当提高系统压力，不会对密封原件和阀门造成损坏。正常工况时碾磨压力最大设定为8.0MPa，为减少磨辊动作对液压系统的干扰，每个主辊配套的6台蓄能器的氮气压力调节为4.8MPa，停机抬辊后将主辊的蓄能器压力在此压力基础上上提高12%，开机后将主辊碾磨工作压力调整为8.6~9.0MPa，可达到提高碾磨效率的目的。
4.增加入磨前磁选除铁
在入磨前水渣秤的出料口处增加一个磁选滚筒（与水渣秤联动控制），水渣经皮带秤下落至磁选滚筒，利用磁选滚筒半边有磁性另外半边无磁性的特点，水渣从磁性一边经过进入入磨皮带进行使用，水渣中含铁物质在滚筒的离心作用下从无磁一边甩出，经出口振动溜槽集中收集到指定位置。
磁选滚筒内部的磁块需要采用具有高性能、高矫顽力、高剩磁的稀土钕铁硼材料，保证了滚筒表面具有很高的磁场强度，将磁力线最大限度集中在水渣经过的滚筒外侧，形成具有高表面磁场、高磁场梯度的工作区域，对水渣中的磁性物料具有很强的吸力。滚筒采用无磁不锈钢材料，其表面铺设耐磨陶瓷片，以减少水渣冲刷时对滚筒的磨损。磁选滚筒采用变频控制，可根据实际需求调整滚筒转速从而调整除铁效率。
5.增加外排料的筛选
对立磨外排料进行多次取样，利用各种规格方孔筛对外排料进行筛分，得出综合性的颗粒级配。从保证外排料走料流畅性考虑，筛余料不超过外排料的20%。将原来立磨出口的振动给料机改为双层震动棒条筛，实现筛选和输送同步进行。
通过4和5这两项改进后，可减少磨机碾磨过程铁粉对粉碎效果的削弱，以及对碾磨件的磨损。
结语
通过对水渣指标和现场工况的全面分析和对比，找出原料变化对该立磨的影响因素，为从根本上解决工艺问题提供了依据和方向。
来源：湖北鄂钢嘉华新型建材有限公司--倪 凯
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